Phương pháp xử lý bề mặt của các thanh laser tinh thể sapphire pha titan

Các tinh thể đá quý titan Ti:Al2O3 (nồng độ pha tạp 0,35 wt% Ti2O3), phôi tinh thể được chế tạo theo sơ đồ quy trình xử lý bề mặt của thanh laser tinh thể đá quý titan theo sáng chế này được thể hiện trong Hình 1. Các bước chuẩn bị cụ thể của phương pháp xử lý bề mặt thanh laser tinh thể đá quý titan theo sáng chế này như sau:

<1> Cắt định hướng: tinh thể đá quý titan được định hướng trước, sau đó được cắt thành phôi hình cột tứ giác bằng cách chừa lại khoảng 0,4 đến 0,6 mm cho phép theo kích thước của thanh laser hoàn chỉnh.

<2>Mài thô và mài tinh cột: Phôi cột được mài thành mặt cắt ngang hình tứ giác hoặc hình trụ bằng chất mài mòn silicon carbide hoặc boron carbide loại 120~180# trên máy mài thô, với sai số độ côn và độ không tròn là ±0,01mm.

<3> Gia công mặt cuối: Thanh laser đá quý titan được gia công hai mặt cuối liên tiếp bằng cách mài mặt cuối bằng cacbua boron W40, W20, W10 trên đĩa thép. Trong quá trình mài, cần chú ý đến việc đo độ thẳng đứng của mặt cuối.

<4> Đánh bóng hóa học-cơ học: Đánh bóng hóa học-cơ học là quá trình đánh bóng các tinh thể trên tấm đánh bóng bằng các giọt dung dịch khắc hóa học được pha chế sẵn. Phôi đánh bóng và tấm đánh bóng chuyển động tương đối và ma sát với nhau, trong khi dung dịch huyền phù chứa chất khắc hóa học (gọi là dung dịch đánh bóng) được sử dụng để hoàn thành quá trình đánh bóng.

<5> Khắc axit: Các thanh đá quý titan sau khi đánh bóng như mô tả ở trên được cho vào hỗn hợp H2SO4:H3PO4 = 3:1 (v/v), ở nhiệt độ 100-400°C, và được khắc axit trong 5-30 phút. Mục đích là để loại bỏ các hư hại cơ học dưới bề mặt do quá trình đánh bóng tạo ra trên bề mặt thanh laser, và để loại bỏ nhiều loại vết bẩn, nhằm đạt được bề mặt sạch, nhẵn và phẳng ở cấp độ nguyên tử, với cấu trúc mạng tinh thể nguyên vẹn.

<6> XỬ LÝ NHIỆT BỀ MẶT: Để loại bỏ thêm các ứng suất và vết xước trên bề mặt do quá trình trước đó tạo ra và thu được bề mặt phẳng ở cấp độ nguyên tử, thanh đá quý titan sau khi khắc axit được rửa sạch bằng nước khử ion trong 5 phút, sau đó được đặt trong môi trường có nhiệt độ không đổi 1360±20°C trong khoảng thời gian từ 1 đến 3 giờ trong khí quyển hydro và được xử lý nhiệt bề mặt.